《电机与拖动基础 课件》12电机拖动第十二章(同步电动机)共62页文档
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《电机与拖动基础》课件
1 电机与拖动在现代工业中的重要性
强调电机与拖动在现代工业中的关键作用和重要性，为学生们带来更深的认识。
2 未来电机与拖动技术的发展趋势
展望未来电机与拖动技术的发展方向和趋势，激发学生们的兴趣和思考。
3 课程总结与展望
对本课程进行简要总结，并展望学生们在电机与拖动领域的未来发展。
探讨直流电机和交流电机的异同，分析
三相电机的特点与应用
4
它们在不同场景中的优势和劣势。
介绍三相电机的独特特点，并探讨它们 在工业领域中的广泛应用。
拖动基础
拖动的概念与基原理
解释拖动的基本概念以及背后的基本原理，为后续 内容打下基础。
拖动装置的分类与应用
介绍不同类型的拖动装置及其在各种应用中的案例 和使用场景。
传动系统的结构与特点
探讨传动系统的各个组成部分以及其特点，让您对 其运作有更深入的了解。
传动过程中的性能参数与选型原则
详细分析传动过程中的关键性能参数，并提供选型 指导原则，帮助您做出明智的选择。
电机与拖动控制
电机与拖动的控制方式
介绍电机和拖动控制的不同方式，并探讨其在工 程和自动化应用中的应用。
《电机与拖动基础》PPT 课件
这是一份关于电机与拖动基础的PPT课件，将融合丰富的图像、精炼的文字以 及多种布局方式，让学习变得生动有趣。
电机基础
1
电机的概念与分类
探索电机的定义和不同类型，介绍其在
电机的工作原理
2
各个领域中的应用。
揭示电机背后的工作原理，深入了解不
机与交流电机的比较
传动系统的控制策略与实现方法
提供传动系统控制的不同策略和实现方法，以满 足不同需求和应用场景。
电机控制回路的结构与特点
强调电机与拖动在现代工业中的关键作用和重要性，为学生们带来更深的认识。
2 未来电机与拖动技术的发展趋势
展望未来电机与拖动技术的发展方向和趋势，激发学生们的兴趣和思考。
3 课程总结与展望
对本课程进行简要总结，并展望学生们在电机与拖动领域的未来发展。
探讨直流电机和交流电机的异同，分析
三相电机的特点与应用
4
它们在不同场景中的优势和劣势。
介绍三相电机的独特特点，并探讨它们 在工业领域中的广泛应用。
拖动基础
拖动的概念与基原理
解释拖动的基本概念以及背后的基本原理，为后续 内容打下基础。
拖动装置的分类与应用
介绍不同类型的拖动装置及其在各种应用中的案例 和使用场景。
传动系统的结构与特点
探讨传动系统的各个组成部分以及其特点，让您对 其运作有更深入的了解。
传动过程中的性能参数与选型原则
详细分析传动过程中的关键性能参数，并提供选型 指导原则，帮助您做出明智的选择。
电机与拖动控制
电机与拖动的控制方式
介绍电机和拖动控制的不同方式，并探讨其在工 程和自动化应用中的应用。
《电机与拖动基础》PPT 课件
这是一份关于电机与拖动基础的PPT课件，将融合丰富的图像、精炼的文字以 及多种布局方式，让学习变得生动有趣。
电机基础
1
电机的概念与分类
探索电机的定义和不同类型，介绍其在
电机的工作原理
2
各个领域中的应用。
揭示电机背后的工作原理，深入了解不
机与交流电机的比较
传动系统的控制策略与实现方法
提供传动系统控制的不同策略和实现方法，以满 足不同需求和应用场景。
电机控制回路的结构与特点
电机与拖动PPT课件
14
直流电 动机的 工作原 理示意 图:
15
1.1 直流电机的基本工作原理和结构
1.1.2 直流电机的主要结构
主磁极：产生恒定的气隙磁通，由铁心和励磁绕组构成 换向磁极：改善换向。 定子 电刷装置：与换向片配合,完成直流与交流的互换
本课程的内容有直流电机、直流电动机的电力拖动、变压 器、三相异步电动机、三相异步电动机的电力拖动、同步电机、 驱动和控制微电机、电动机的选择八个部分。
5
绪论
0.3 本课程的特点及学习方法
电机与拖动是一门理论性很强的技术基础课，同时又具有专 业课的性质，涉及的基础理论和实际知识面广，是电磁学、动力 学、热力学等学科知识的综合。用理论分析电机及拖动的实际问 题时，必须结合电机的具体结构，采用工程观点和分析方法。掌 握基本理论的同时，还要注意培养实验操作技能和计算方法。
10
当原动机驱动 电机转子逆时针旋 转时同，线圈abcd 将感应电动势。如 右图，导体ab在N极 下，a点高电位，b 点低电位；导体cd 在S极下，c点高电 位，d点低电位；电 刷A极性为正，电刷 B极性为负。
11
当原动机驱动电机转子逆时针
旋转1800 后，如右图。
导体ab在S极下，a点低电位， b点高电位；导体cd在N极下，c点 低电位，d点高电位；电刷A极性 仍为正，电刷B极性仍为负。
4
绪论
0.2 本课程的性质、任务和内容
本课程是自动化、电气工程及自动化（供用电技术方向）和 农业电气化与自动化等专业的一门专业基础课。
本课程的任务是让学生掌握电机的基本结构和工作原理， 以及拖动系统的运行性能、分析计算、电机选择及试验方法， 培养在电机及电力拖动方面分析和解决问题的能力，为今后学 习和工作打下坚实的基础。
直流电 动机的 工作原 理示意 图:
15
1.1 直流电机的基本工作原理和结构
1.1.2 直流电机的主要结构
主磁极：产生恒定的气隙磁通，由铁心和励磁绕组构成 换向磁极：改善换向。 定子 电刷装置：与换向片配合,完成直流与交流的互换
本课程的内容有直流电机、直流电动机的电力拖动、变压 器、三相异步电动机、三相异步电动机的电力拖动、同步电机、 驱动和控制微电机、电动机的选择八个部分。
5
绪论
0.3 本课程的特点及学习方法
电机与拖动是一门理论性很强的技术基础课，同时又具有专 业课的性质，涉及的基础理论和实际知识面广，是电磁学、动力 学、热力学等学科知识的综合。用理论分析电机及拖动的实际问 题时，必须结合电机的具体结构，采用工程观点和分析方法。掌 握基本理论的同时，还要注意培养实验操作技能和计算方法。
10
当原动机驱动 电机转子逆时针旋 转时同，线圈abcd 将感应电动势。如 右图，导体ab在N极 下，a点高电位，b 点低电位；导体cd 在S极下，c点高电 位，d点低电位；电 刷A极性为正，电刷 B极性为负。
11
当原动机驱动电机转子逆时针
旋转1800 后，如右图。
导体ab在S极下，a点低电位， b点高电位；导体cd在N极下，c点 低电位，d点高电位；电刷A极性 仍为正，电刷B极性仍为负。
4
绪论
0.2 本课程的性质、任务和内容
本课程是自动化、电气工程及自动化（供用电技术方向）和 农业电气化与自动化等专业的一门专业基础课。
本课程的任务是让学生掌握电机的基本结构和工作原理， 以及拖动系统的运行性能、分析计算、电机选择及试验方法， 培养在电机及电力拖动方面分析和解决问题的能力，为今后学 习和工作打下坚实的基础。
电机与电力拖动基础 (全)课件
智能家居领域
在智能家居领域，电机控制技 术主要用于智能家电、智能照 明、智能安防等系统中，提高 家居生活的便利性和舒适性。
电动汽车领域
在电动汽车领域，电机控制技 术是实现车辆稳定运行和高效 驱动的关键技术之一，对于提 高电动汽车的性能和降低能耗 具有重要意义。
04
电机与电力拖动系统的维护与检修
维护与检修概述
电机与电力拖动基础 (全)课件
目
CONTENCT
录
• 电机学基础 • 电力拖动基础 • 电机控制技术 • 电机与电力拖动系统的维护与检修 • 电机与电力拖动系统的设计
01
电机学基础
电机概述
电机是利用电磁感应原理实现电能与机械能转换的 装置。
电机广泛应用于工业、农业、交通运输、国防等领 域。
电机主要由定子和转子组成，通过磁场相互作用产 生旋转运动。
工作机
被拖动的机械设备，如机床、 泵等。
电力拖动系统的特性
80%
调速性能
通过改变电动机的输入电压或电 流，可以方便地调节电动机的转 速，从而实现对工作机的速度控 制。
100%
启动和制动性能
通过控制装置可以实现对电动机 的启动和制动控制，以满足工作 机在各种工况下的运动需求。
80%
负载特性
工作机的负载特性对电力拖动系 统的性能有很大影响，不同的负 载特性需要选择不同类型的电动 机和控制装置。
THANK YOU
感谢聆听
状态监测
通过各种传感器和检测 设备实时监测设备的运 行状态，及时发现异常
。
故障诊断
根据设备运行数据和故 障现象，分析故障原因
，确定维修方案。
修复性维修
对已经发生的故障进行 修复，恢复设备性能。
《电机与拖动基础 课件》12电机拖动第十二章(同步电动机)
⑶额定电流 IN电动机额定运行时，流过定子绕组的 线电流， 单位为A 。
⑷额定功率因数cos N, 电动机额定运行的功率因数。
⑸额定转速nN, 电动机额定运行时转子转速单位为r/min。
⑹额定效率 ηN, 电动机额定运行效率。
此外，同步电动机铭牌上还给上额定频率fN ；额定励 磁电压UfN；额定励磁电流IfN 等数据。
电机与拖动
第十二章 同步电动机
ppt课件
1
同步电动机
同步电机的基本结构和工作原理 同步电动机内部的电磁关系
同步电动机的功率和转矩关系 同步电动机的特性 同步电动机的起动 同步调相机
ppt课件
电机与拖动 2
电机与拖动
同步电动机
本章要求：
• 掌握同步电机的基本结构和工作原理。
• 掌握同步电动机的分析方法及分析结果。
• 掌握功角的概念及意义，矩角特性及其应用。
• 熟练掌握同步电动机的U型曲线及其意义。
• 掌握工作特性中的cos =f（P2）曲线形状及 其意义。
• 了解同步电动机的起动方法；一般掌握同步调 相机 。
ppt课件
3
电机与拖动
第一节 同步电动机的基本结构和工作原理
一、同步电动机的基本结构
1. 定子：主要由铁心和电枢绕组构成
F0
Fδ
Фδ
Eδ
Fa
定子 Ia Fa
磁路不饱和时,可用叠加原理
转子If 定子 Ia
F0 Fa
0
Фa
E0 Ea
Eδ= E0+Ea
E
ppt课件
电机与拖动
F0
17
2、基本方程 气隙磁场在定子中的感应电势
I a r1
电机及拖动基础优秀PPT完整PPT
电机及拖动基础
iax I m
转子绕组作“两并一串”联接， 并且通入直流后所建立的磁动 势和磁场的基波分布图
iby
1 2
Im
icz
1 2
Im
绕线转子异步电动机的转子绕组通入直流电流 后，就成为一个电磁铁。
不论旋转磁极与电磁铁在起始时的相对位置如 何，结果总是旋转磁极的N极和S极分别与电磁铁 的S极和N极相吸。旋转磁极以同步转速旋转，则 必然拉着电磁铁也以同步转速旋转。这时异步电 动机就作同步运行。
恒功率、变励磁、不 计凸极效应时同步电 动机的电动势相量图
（二）转速特性及起动步骤
无平均电磁 转矩的情况
(s)t0
Te(t)
m UE0
Xds
sins
t
0
m U2
2s
1 Xq
1 Xd
sin2s
t
0
T
平均电磁转矩 Teav 0 Te(t)dt 0
第二节 无换向器电动机——自控式同步电动机 一、分类
串并联式
涡轮式
永磁同步电动机的转子结构图
2、磁路与参数问题 永磁体为横向结构的永磁同步电动机磁路示意图
3、起动问题
永磁同步电动机起动特性
1——异步转矩 2——发电机制动转矩 3——磁阻转矩 4——合成转矩
三、步进电动机
三相反应式步进电动机示意图
位置一
位置二
位置三
三相反应式步进电动 机的典型结构示意图
有最大电 磁转矩
无电磁转矩
有最大电 磁转矩
三、特点
1、维护简便 2、调速范围宽 3、控制方便 4、电动机能够使用于条件较恶劣的场合 5、快速性好
第三节 其他同步电动机
一、磁阻同步电动机
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转子绕组作“两并一串”联接， 并且通入直流后所建立的磁动 势和磁场的基波分布图
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1 2
Im
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绕线转子异步电动机的转子绕组通入直流电流 后，就成为一个电磁铁。
不论旋转磁极与电磁铁在起始时的相对位置如 何，结果总是旋转磁极的N极和S极分别与电磁铁 的S极和N极相吸。旋转磁极以同步转速旋转，则 必然拉着电磁铁也以同步转速旋转。这时异步电 动机就作同步运行。
恒功率、变励磁、不 计凸极效应时同步电 动机的电动势相量图
（二）转速特性及起动步骤
无平均电磁 转矩的情况
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Te(t)
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1 Xq
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平均电磁转矩 Teav 0 Te(t)dt 0
第二节 无换向器电动机——自控式同步电动机 一、分类
串并联式
涡轮式
永磁同步电动机的转子结构图
2、磁路与参数问题 永磁体为横向结构的永磁同步电动机磁路示意图
3、起动问题
永磁同步电动机起动特性
1——异步转矩 2——发电机制动转矩 3——磁阻转矩 4——合成转矩
三、步进电动机
三相反应式步进电动机示意图
位置一
位置二
位置三
三相反应式步进电动 机的典型结构示意图
有最大电 磁转矩
无电磁转矩
有最大电 磁转矩
三、特点
1、维护简便 2、调速范围宽 3、控制方便 4、电动机能够使用于条件较恶劣的场合 5、快速性好
第三节 其他同步电动机
一、磁阻同步电动机
电机与拖动技术完整版课件全套ppt教学教程
第1章 绪论
1.1电机和电力拖动技术的发展及在经济技术领域中的作用 1.2本课程在专业中的作用、任务及课程目标 1.3电机理论中的基本知识点 1.4电机及拖动基础中常用的定律 1.5电机与拖动系统的MATLAB仿真技术
第1章 绪论
1.1电机和电力拖动技术的发展及在经济技术领域中的作用
电能是现代能源中应用最广的二次能源，它的生产、变换、传输、分配 、使用和控制都比较方便经济，而要实现电能的生产、变换和使用等都离不 开电机。电机就是一种将电能与机械能相互转换的电磁机械装置。因此，电 机一般有两种应用形式。第一种是把机械能转换为电能，称之为发电机，它 通过原动机先把各类一次能源蕴藏的能量转换为机械能，然后再把机械能转 换为电能，最后经输电、配电网络送往城市各工矿企业、家庭等各种用电场 合。第二种是把电能转换为机械能，称之为电动机，它用来驱动各种用途的 生产机械和其他装置，以满足不同的要求。电机是利用电磁感应原理工作， 它应用广泛，种类繁多，性能各异，分类方法也很多。常见的分类方法为： 按功能用途分，可分为常规电机和控制电机两大类。按照电机的结构或转速 分类，可分为变压器和旋转电机。根据电源的不同，旋转电机又分为直流电 机和交流电机两大类。交流电机又分为同步电机和异步电机两类。
我国的电机工业，从新中国成立以来的50多年间，建立了独立自主的完整 体系。早在1958年我国就研制成功当时世界上第一台1.2万kW双水内冷汽轮 发电机，显示了我国电机工业的迅速掘起。近些年来，随着对电机新材料的研 究以及计算机技术在电机设计、制造工艺中的应用，普通电机的性能得到提高 ，而控制电机的高可靠性、高精度、快速响应使控制系统完成各种人工无法完 成的快速复杂的精巧工作。
第1章 绪论
1.2本课程在专业中的作用、任务及课程目标
1.1电机和电力拖动技术的发展及在经济技术领域中的作用 1.2本课程在专业中的作用、任务及课程目标 1.3电机理论中的基本知识点 1.4电机及拖动基础中常用的定律 1.5电机与拖动系统的MATLAB仿真技术
第1章 绪论
1.1电机和电力拖动技术的发展及在经济技术领域中的作用
电能是现代能源中应用最广的二次能源，它的生产、变换、传输、分配 、使用和控制都比较方便经济，而要实现电能的生产、变换和使用等都离不 开电机。电机就是一种将电能与机械能相互转换的电磁机械装置。因此，电 机一般有两种应用形式。第一种是把机械能转换为电能，称之为发电机，它 通过原动机先把各类一次能源蕴藏的能量转换为机械能，然后再把机械能转 换为电能，最后经输电、配电网络送往城市各工矿企业、家庭等各种用电场 合。第二种是把电能转换为机械能，称之为电动机，它用来驱动各种用途的 生产机械和其他装置，以满足不同的要求。电机是利用电磁感应原理工作， 它应用广泛，种类繁多，性能各异，分类方法也很多。常见的分类方法为： 按功能用途分，可分为常规电机和控制电机两大类。按照电机的结构或转速 分类，可分为变压器和旋转电机。根据电源的不同，旋转电机又分为直流电 机和交流电机两大类。交流电机又分为同步电机和异步电机两类。
我国的电机工业，从新中国成立以来的50多年间，建立了独立自主的完整 体系。早在1958年我国就研制成功当时世界上第一台1.2万kW双水内冷汽轮 发电机，显示了我国电机工业的迅速掘起。近些年来，随着对电机新材料的研 究以及计算机技术在电机设计、制造工艺中的应用，普通电机的性能得到提高 ，而控制电机的高可靠性、高精度、快速响应使控制系统完成各种人工无法完 成的快速复杂的精巧工作。
第1章 绪论
1.2本课程在专业中的作用、任务及课程目标
电机拖动第十二章(同步电动机)
电机拖动第十二章同步电动 机
目录
• 同步电动机概述 • 同步电动机的结构与组成 • 同步电动机的运行与控制 • 同步电动机的故障诊断与维护 • 同步电动机的发展趋势与展望
01
同步电动机概述
同步电动机的定义与工作原理
定义
同步电动机是一种利用交流电产 生旋转磁场的电动机，其旋转速 度与电源频率保持同步。
励磁绕组是通电产生励磁电流的线圈，通常由铜 线绕制而成，放置在转子槽内。
冷却系统
同步电动机通常配备 冷却系统，以散发运 行过程中产生的热量。
冷却系统确保同步电 动机在长时间运行中 保持稳定，防止过热 损坏。
常见的冷却方式包括 空气冷却、水冷和油 冷等。
控制系统
控制系统是同步电动机的重要 组成部分，用于控制电动机的 启动、调速和制动等操作。
拓展应用领域
同步电动机的应用领域不断拓展，如电动汽车、风力发电、 智能制造等领域，为同步电动机的发展提供了广阔的市场 空间。
能效提升与环保要求
节能减排
随着全球环保意识的提高，节能 减排成为电机行业的共同目标， 同步电动机作为重要的动力设备， 其能效提升和环保要求也日益严
格。
永磁材料应用
永磁材料的发展为同步电动机的 能效提升提供了有力支持，能够 提高电机的磁场密度和运行效率，
02
同步电动机的结构与组成
定子
01
定子是同步电动机的固定部分，主要由铁芯和绕组 组成。
02
铁芯通常由硅钢片叠压而成，具有良好的导磁性能。
03
绕组是通电产生磁场的线圈，通常由铜线绕制而成， 放置在定子槽内。
转子
转子是同步电动机的旋转部分，主要由转子铁芯 和励磁绕组组成。
转子铁芯通常由硅钢片叠压而成，与定子铁芯相 似。
目录
• 同步电动机概述 • 同步电动机的结构与组成 • 同步电动机的运行与控制 • 同步电动机的故障诊断与维护 • 同步电动机的发展趋势与展望
01
同步电动机概述
同步电动机的定义与工作原理
定义
同步电动机是一种利用交流电产 生旋转磁场的电动机，其旋转速 度与电源频率保持同步。
励磁绕组是通电产生励磁电流的线圈，通常由铜 线绕制而成，放置在转子槽内。
冷却系统
同步电动机通常配备 冷却系统，以散发运 行过程中产生的热量。
冷却系统确保同步电 动机在长时间运行中 保持稳定，防止过热 损坏。
常见的冷却方式包括 空气冷却、水冷和油 冷等。
控制系统
控制系统是同步电动机的重要 组成部分，用于控制电动机的 启动、调速和制动等操作。
拓展应用领域
同步电动机的应用领域不断拓展，如电动汽车、风力发电、 智能制造等领域，为同步电动机的发展提供了广阔的市场 空间。
能效提升与环保要求
节能减排
随着全球环保意识的提高，节能 减排成为电机行业的共同目标， 同步电动机作为重要的动力设备， 其能效提升和环保要求也日益严
格。
永磁材料应用
永磁材料的发展为同步电动机的 能效提升提供了有力支持，能够 提高电机的磁场密度和运行效率，
02
同步电动机的结构与组成
定子
01
定子是同步电动机的固定部分，主要由铁芯和绕组 组成。
02
铁芯通常由硅钢片叠压而成，具有良好的导磁性能。
03
绕组是通电产生磁场的线圈，通常由铜线绕制而成， 放置在定子槽内。
转子
转子是同步电动机的旋转部分，主要由转子铁芯 和励磁绕组组成。
转子铁芯通常由硅钢片叠压而成，与定子铁芯相 似。
电机拖动基础课件
电流元受电磁力的大小及方向由安培定律来描述，为 df = idl × B
式中dl为线元；i 为电流元，方向同电流的方向；B 为电流元所在处的磁感
应强度；df为磁i 场对电流元的作用力。
在均匀磁场中，若载流直导线与方向垂直、长度为、流过的电流
为，载流导线所受的力为，则
f = Bli
（1.6）
B的方向由左手定则来判定，即把左手伸开，大拇指与其他四指垂直，
同步电机中得到一定的应用。 旋转磁极式——主磁极装设在转子上，电枢装设在定子上。对于高压、大容量
的同步电机，通常采用旋转磁极式结构。由于励磁部分的容量和电压常较 电枢小得多，电刷和集电环的负载就大为减轻，工作条件得以改善。目 前，旋转磁极式结构已成为中、大型同步电机的基本结构型式。
3
第十章 同步电动机
66
第一章 绪论
1.３ 电机理论常用基本电磁量和所遵循 的基本电磁定律
由于电机是利用电磁感应和电磁力原理来进行能量传递和转 换，因此有必要先复习在先修课中讲过的几个常用基本电磁量 和电磁定律。
77
第一章 绪论
1.3.1 磁感应强度B
描述磁场强弱及方向的物理量是磁感应强度B，往往采用磁力 线来形象地描绘磁场，磁力线可以看成是无头无尾的闭合曲 线。磁感应强度与产生它的电流之间的关系用毕奥-萨伐尔定律 描述，磁力线方向与产生该磁场的电流的方向满足右手螺旋关 系。
铁磁材料在交变磁场作用下的反复磁化过程中，磁畴会不停转动， 相互之间会不断摩擦，因而就要消耗一定的能量，产生功率损耗。这种 损耗称为磁滞损耗。磁滞损耗与磁滞回线的面积、电流频率和铁心体积 成正比。
铁磁材料在交变磁场将有围绕磁通呈涡旋状的感应电动势和电流产 生，简称涡流。涡流在其流通路径上的等效电阻中产生的损耗称为涡流 损耗。涡流损耗与磁场交变频率、厚度和最大磁感应强度的平方成正 比，与材料的电阻率成反比。由此可见，要减少涡流损耗，首先应减小 厚度，其次是增加涡流回路中的电阻。电工钢片中加入适量的硅，制成 硅钢片，显著提高电阻率。
电机与电力拖动基础 (全)PPT教学课件
1
If —— 激磁绕组中的激磁电流； Rm —— 该段的磁组； Ф—— 磁通量
Φ
说明:当I较小时磁路的磁阻为气隙
2
磁阻且为常数,故If与Φ是线性的 If较大时铁心饱和,磁阻加大Φ增
加变慢If与Φ为非线性关系. 电机的饱和程度对电机的性能有很
0
大的影响.
If
二、主磁极磁势产生的气隙磁密在空间的分布
气隙磁密的概念：
本课程的性质、任务及学习方法
1、性质：在工业电气自动化专业中，《电机原 理及拖动》是一门十分重要的专业基础课或称 技术基础课。
2、任务：我们所从事的专业决定了我们是从使 用的角度来研究电机的。因此，我们着重分析 各种电机的工作原理和运行特性，而对电机设 计和制造工艺涉及得不多。但对电机的结构还 要有一定深度的了解。
1.静止部分 (1)主磁极:由极身和极掌组成,固定在磁轭
(机座)上.在磁极上套入激磁绕
组(线圈).主磁极总是偶数,且N
磁轭
极和S极相间出现.极掌对激磁
极掌极身
线圈 绕组起支撑作用,且使磁通在气
隙中有较好的分布波形.
(2)换向极:它位于相邻两主磁极之间,构造与主磁极相似,其 作用是为了消除在运行过程中换向器产生的火花.
自锁电路目录?第一章直流电机原理?第二章电力拖劢系统的劢力学基础?第三章直流电劢机的电力拖劢?第四章发压器?第五章三相异步电劢机原理?第六章三相异步电劢机的电力拖劢?第七章同步电劢机?第八章控制电机?第九章电力拖劢系统中电劢机的选择3学习方法
电机及拖动基础
电路
由金属导线和电气以及电子部件组成的导电回路称为电路。 电路导通叫做通路，只有通路才有电流通过。 电路在某一处位置断开，叫做断路或开路。
12电机拖动第十二章(同步电动机)-优质课件
(2)N 16.16
(3)Pem
m UE0 xC
sin
3
6000 7979 sin16.16 100
399.73kW
(4) 1 3.6 sin N
(5) sin '
1 2
s
in
N
'
8
jIa xC U (E0 ) 6000 7979 8
耗忽略不计）？
cos ' 0.8(滞后)
某工厂电力设备所消耗的
总功率为2400kW，
(2)选用同步电动机时
cosφ=0.8（滞后），今欲添 置功率为400kW的电动机。
P''
2400
400
2800kW
现有400kW， cosφ=0.8
Q'' 1800 400 0.6 1500kVar
3810 j2099 1574.6
5779 21.30
(3)Tem
mU1 ph E0
X C
sin
3 60
3810 5779
2 1000
s
in
21.30
3820N.m
60
1
sin
1 sin 21.30
2.75
２、三相隐极同步电动机和三相凸极同步电功 机在If=0时，电动机是否仍有可能继续运转?
• 隐极同步电动机不可能继续运转。
• 凸极同步电动机仍能继续运转。
３、漏电抗x ，电枢反应电抗xa和同步电抗xc 有何不同？试将同一台同步电动机中这三者 的大小排序。
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其意义。 • 了解同步电动机的起动方法；一般掌握同步
调相机 。
电机与拖动
第一节 同步电动机的基本结构和工作原理
一、同步电动机的基本结构
1. 定子：主要由铁心和电枢绕组构成
定子铁心是由 硅钢片叠成，它 构成电机磁路的 一部分。
电枢绕组是三 相对称绕组，由 高强度漆包线绕 成，它构成电机 的电路。
电机与拖动
同步机录像
电机与拖动
第二节 同步电动机内部的电磁关系
一、隐极同步电动机电磁分析和相量图
1、电磁分析
同步电动机带负载运行， 定转子电流产生两个旋转 磁场，它们相对静止，只 在定子中感应电势。
定子电磁关系 由于定、转子磁场在空
Fδ
间相对静止，故
n
Fδ=F0 + Fa
转子If
F0
Fδ
Фδ
Eδ
Fa
定子 Ia Fa
电机与拖动
定子三相绕组接线方式
电机与拖动
U
V’
W’
W’ U’ V’
W’ U’ V’
W
V
U’
定子
W’ U’ V’
UVW
UVW U
W’ U’
V’
V
W
Y 接法
U VW W’ U
W V’
U’ V
接法
接线盒
注意：首尾端不能接反！
电机与拖动
2. 转子：由铁心、直流励磁绕组、滑环和电刷等构成。
3.
按结构型式分成凸极式转子和隐极式转子
电机与拖动
一般同步电动机容量都较大，电阻r1很小，忽略之，得
U 1 E0 jIaxa jIax
E0 jIaxc
式中 xc 称为隐极同步电机的同步电抗。
3、等效电路和相量图 定子一相等效电路为
+ Ia U 1
jxc
E0
与等效电路对应的相量图 (忽略r1）为：
jIaxc E0
U1
-
Ia
0
电机与拖动
凸 极 式 转子
电机与拖动
隐极式转子
电机与拖动
隐极式转子
电机与拖动
转子结构特点
d轴
电机与拖动
d轴
q轴
q轴
凸极转子 特点：气隙不均匀
隐极转子 特点：气隙均匀
二、同步电动机的工作原理
定子三相对称绕组，加 三相对称电压，流入三相 对称电流，产生旋转磁场 N1、 S1 。旋转磁场的转速 为
电机与拖动
S
凸极机，气隙不均匀，Fa在
A
X
不同位置， a的磁阻不相等，
所以电势Ea数值不容易确定。
Fa
当Fa处于d轴或q轴方向 时，其对应磁路的磁阻为确 定已知值（从设计或实验可 知）；所以可将Fa向d轴或q 轴方向分解，使其对应的磁 路的磁阻固定，产生的磁场 和电势容易确定。
Fa FadFaq
FadFasin
同步电动机
同步电机的基本结构和工作原理 同步电动机内部的电磁关系 同步电动机的功率和转矩关系 同步电动机的特性 同步电动机的起动 同步调相机
电机与拖动
电机与拖动
同步电动机
本章要求：
• 掌握同步电机的基本结构和工作原理。 • 掌握同步电动机的分析方法及分析结果。 • 掌握功角的概念及意义，矩角特性及其应用。 • 熟练掌握同步电动机的U型曲线及其意义。 • 掌握工作特性中的cos =f（P2）曲线形状及
解： U 1E 0I ajxc
E 0U 1I ajxc 1
00 000oj144 3
1725.8
4o
983.7 832.28oV
+ Ia U 1
-
jxc
E0
三、凸极同步电动机的方程
电机与拖动
1、双反应理论
N
A
X
Fa
隐极机，气隙均匀，无 论Fa在何处(位置由Ia确定)， a的磁阻都相等，所以电势Ea 数值确定不变。
⑶额定电流 IN电动机额定运行时，流过定子绕组的 线电流， 单位为A 。
⑷额定功率因数cos N, 电动机额定运行的功率因数。
⑸额定转速nN, 电动机额定运行时转子转速单位为r/min。 ⑹额定效率 ηN, 电动机额定运行效率。
此外，同步电动机铭牌上还给上额定频率fN ；额定励 磁电压UfN；额定励磁电流IfN 等数据。
例、隐极同步电动机， PN=6300KW, UN=10000V(Y), IN=417A, cosN=0.9 (超前), IfN=404A,xc=14 （E0If） 求：（1）额定效率N ；（2）额定无功功率；E0。
解：（1）
N3 U N P I2 N c
630 0 9.9 6 % os3 1 0 41 0 .9 7
(2)Q N3UsIin N31K 4V 8A
AC A BBC UsinIc x
(100/ 03)0 si2n.8 5 4411 74 835A5
.
I jx c
.B U
C
.
E0
O A Uco s5196
.
I
E0NO C8 325 55129 9 68V3 9 o
电机与拖动
例、隐极同步电动机， PN=6300KW, UN=10000V(Y), IN=417A, cosN=0.9 (超前), IfN=404A,xc=14 （E0If） 求：（1）额定效率N ；（2）额定无功功率；E0。
磁路不饱和时,可用叠加原理
转子If 定子 Ia
F0 Fa
0
Фa
E0 Ea
Eδ= E0+Ea
E
电机与拖动
F0
2、基本方程 气隙磁场在定子中的感应电势
I a r1
E E0Ea
U1
磁路不饱和时 E 0 0 F0
Ea a Fa Ia
故 Ea jIaxa
电机与拖动
E0 Ea E
而漏感电势 E jI ax
n 1 60 f 1 p
转子励磁绕组，加直流电压，产生恒定磁场N2、 S2 。 定子磁场N1、 S1 与转子磁场N2、 S2 之间产生磁拉力，
从而产生电磁力矩拖动转子与定子磁场同步旋转。
原理动画
电机与拖动
同步电动机的工作原理(磁力线分布)
三、同步电动机的额定数据
电机与拖动
⑴额定容量PN是指轴上输出的有功功率，单位为KW。 ⑵额定电压UN 指加在定子绕组上的线电压，单位为V。
定子一相绕组电阻为r1
Fδ
F0
n Fa
在给定的参考方向下，定子 一相绕组的电压平衡方程式 为
U1 E0 Ea E Iar1
I a r1 U1
E0 jIaxa jIax Iar1
电机与拖动
E0 Ea E
式中xa称为电枢反应电抗，对应旋转磁势磁路. x定子漏电抗，与定子漏磁通的磁路对应。 xa >>x
FaqFaco s
F ad S2
电机与拖. 动
Fa( I a )
N2 F aq q轴
d轴
.
..
I
.
Iq Ia cos
Fa向d轴或q轴方向分解 后，产生的电势确定，其电
磁关系为：
F ad
S2
电机与拖动
.
Fa( I a )
.
.
Id Fad ad Ead Id jxad
调相机 。
电机与拖动
第一节 同步电动机的基本结构和工作原理
一、同步电动机的基本结构
1. 定子：主要由铁心和电枢绕组构成
定子铁心是由 硅钢片叠成，它 构成电机磁路的 一部分。
电枢绕组是三 相对称绕组，由 高强度漆包线绕 成，它构成电机 的电路。
电机与拖动
同步机录像
电机与拖动
第二节 同步电动机内部的电磁关系
一、隐极同步电动机电磁分析和相量图
1、电磁分析
同步电动机带负载运行， 定转子电流产生两个旋转 磁场，它们相对静止，只 在定子中感应电势。
定子电磁关系 由于定、转子磁场在空
Fδ
间相对静止，故
n
Fδ=F0 + Fa
转子If
F0
Fδ
Фδ
Eδ
Fa
定子 Ia Fa
电机与拖动
定子三相绕组接线方式
电机与拖动
U
V’
W’
W’ U’ V’
W’ U’ V’
W
V
U’
定子
W’ U’ V’
UVW
UVW U
W’ U’
V’
V
W
Y 接法
U VW W’ U
W V’
U’ V
接法
接线盒
注意：首尾端不能接反！
电机与拖动
2. 转子：由铁心、直流励磁绕组、滑环和电刷等构成。
3.
按结构型式分成凸极式转子和隐极式转子
电机与拖动
一般同步电动机容量都较大，电阻r1很小，忽略之，得
U 1 E0 jIaxa jIax
E0 jIaxc
式中 xc 称为隐极同步电机的同步电抗。
3、等效电路和相量图 定子一相等效电路为
+ Ia U 1
jxc
E0
与等效电路对应的相量图 (忽略r1）为：
jIaxc E0
U1
-
Ia
0
电机与拖动
凸 极 式 转子
电机与拖动
隐极式转子
电机与拖动
隐极式转子
电机与拖动
转子结构特点
d轴
电机与拖动
d轴
q轴
q轴
凸极转子 特点：气隙不均匀
隐极转子 特点：气隙均匀
二、同步电动机的工作原理
定子三相对称绕组，加 三相对称电压，流入三相 对称电流，产生旋转磁场 N1、 S1 。旋转磁场的转速 为
电机与拖动
S
凸极机，气隙不均匀，Fa在
A
X
不同位置， a的磁阻不相等，
所以电势Ea数值不容易确定。
Fa
当Fa处于d轴或q轴方向 时，其对应磁路的磁阻为确 定已知值（从设计或实验可 知）；所以可将Fa向d轴或q 轴方向分解，使其对应的磁 路的磁阻固定，产生的磁场 和电势容易确定。
Fa FadFaq
FadFasin
同步电动机
同步电机的基本结构和工作原理 同步电动机内部的电磁关系 同步电动机的功率和转矩关系 同步电动机的特性 同步电动机的起动 同步调相机
电机与拖动
电机与拖动
同步电动机
本章要求：
• 掌握同步电机的基本结构和工作原理。 • 掌握同步电动机的分析方法及分析结果。 • 掌握功角的概念及意义，矩角特性及其应用。 • 熟练掌握同步电动机的U型曲线及其意义。 • 掌握工作特性中的cos =f（P2）曲线形状及
解： U 1E 0I ajxc
E 0U 1I ajxc 1
00 000oj144 3
1725.8
4o
983.7 832.28oV
+ Ia U 1
-
jxc
E0
三、凸极同步电动机的方程
电机与拖动
1、双反应理论
N
A
X
Fa
隐极机，气隙均匀，无 论Fa在何处(位置由Ia确定)， a的磁阻都相等，所以电势Ea 数值确定不变。
⑶额定电流 IN电动机额定运行时，流过定子绕组的 线电流， 单位为A 。
⑷额定功率因数cos N, 电动机额定运行的功率因数。
⑸额定转速nN, 电动机额定运行时转子转速单位为r/min。 ⑹额定效率 ηN, 电动机额定运行效率。
此外，同步电动机铭牌上还给上额定频率fN ；额定励 磁电压UfN；额定励磁电流IfN 等数据。
例、隐极同步电动机， PN=6300KW, UN=10000V(Y), IN=417A, cosN=0.9 (超前), IfN=404A,xc=14 （E0If） 求：（1）额定效率N ；（2）额定无功功率；E0。
解：（1）
N3 U N P I2 N c
630 0 9.9 6 % os3 1 0 41 0 .9 7
(2)Q N3UsIin N31K 4V 8A
AC A BBC UsinIc x
(100/ 03)0 si2n.8 5 4411 74 835A5
.
I jx c
.B U
C
.
E0
O A Uco s5196
.
I
E0NO C8 325 55129 9 68V3 9 o
电机与拖动
例、隐极同步电动机， PN=6300KW, UN=10000V(Y), IN=417A, cosN=0.9 (超前), IfN=404A,xc=14 （E0If） 求：（1）额定效率N ；（2）额定无功功率；E0。
磁路不饱和时,可用叠加原理
转子If 定子 Ia
F0 Fa
0
Фa
E0 Ea
Eδ= E0+Ea
E
电机与拖动
F0
2、基本方程 气隙磁场在定子中的感应电势
I a r1
E E0Ea
U1
磁路不饱和时 E 0 0 F0
Ea a Fa Ia
故 Ea jIaxa
电机与拖动
E0 Ea E
而漏感电势 E jI ax
n 1 60 f 1 p
转子励磁绕组，加直流电压，产生恒定磁场N2、 S2 。 定子磁场N1、 S1 与转子磁场N2、 S2 之间产生磁拉力，
从而产生电磁力矩拖动转子与定子磁场同步旋转。
原理动画
电机与拖动
同步电动机的工作原理(磁力线分布)
三、同步电动机的额定数据
电机与拖动
⑴额定容量PN是指轴上输出的有功功率，单位为KW。 ⑵额定电压UN 指加在定子绕组上的线电压，单位为V。
定子一相绕组电阻为r1
Fδ
F0
n Fa
在给定的参考方向下，定子 一相绕组的电压平衡方程式 为
U1 E0 Ea E Iar1
I a r1 U1
E0 jIaxa jIax Iar1
电机与拖动
E0 Ea E
式中xa称为电枢反应电抗，对应旋转磁势磁路. x定子漏电抗，与定子漏磁通的磁路对应。 xa >>x
FaqFaco s
F ad S2
电机与拖. 动
Fa( I a )
N2 F aq q轴
d轴
.
..
I
.
Iq Ia cos
Fa向d轴或q轴方向分解 后，产生的电势确定，其电
磁关系为：
F ad
S2
电机与拖动
.
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